Lazer Kesim Makinelerinin Sistem Bileşenleri: Derinlemesine Analiz ve Temel İşlevler

Modern endüstriyel imalatın önemli bir ekipmanı olan lazer kesim makineleri, metal işleme, otomotiv üretimi ve havacılık gibi birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Mükemmel kesim hassasiyetleri ve yüksek hızlı kesim yetenekleri, çok sayıda hassas ve koordineli sisteme dayanmaktadır. Bu sistemler birlikte lazer kesim makinesinin temel çerçevesini oluşturarak, istikrarlı ve doğru çalışmasını sağlar. Aşağıda, lazer kesim makinelerinin ana sistem bileşenleri ve işlevleri ayrıntılı olarak açıklanacaktır.

1. Lazer Üretim Sistemi

• Lazer Jeneratörü: Çalışma malzemesine bağlı olarak, yaygın türler arasında karbondioksit (CO₂) lazer jeneratörleri ve fiber lazer jeneratörleri bulunur. CO₂ lazer jeneratörleri geniş bir çıkış gücü aralığına sahiptir ve çeşitli metalik olmayan malzemelerin ve bazı metalik malzemelerin kesimi için uygundur. Öte yandan, fiber lazer jeneratörleri daha yüksek elektro-optik dönüşüm verimliliğine ve iyi ışın kalitesine sahiptir ve metal kesim alanında önemli avantajlar gösterir. Örneğin, otomotiv parçalarının metal kesiminde, fiber lazer jeneratörleri yüksek hassasiyetli ve yüksek verimli kesim sağlayabilirken, akrilik gibi metalik olmayan malzemelerden yapılmış reklam tabelalarının üretiminde CO₂ lazer jeneratörleri daha sık kullanılır.
• Güç Kaynağı: Lazer jeneratörüne istikrarlı elektrik enerjisi sağlar ve istikrarı doğrudan lazer çıkış gücünün istikrarını etkiler. Yüksek hassasiyetli kesim, lazer gücünün son derece yüksek istikrarını gerektirir. Güç kaynağının, lazer çıkış gücündeki dalgalanmaları en aza indirmek için hassas akım ve voltaj kontrol yeteneklerine sahip olması gerekir.
• Soğutma Cihazı: Lazer jeneratörünün çalışması sırasında büyük miktarda ısı üretilir. Soğutma cihazı, soğutma sıvısını dolaştırarak ısıyı uzaklaştırır ve lazer jeneratörünün uygun bir sıcaklık aralığında istikrarlı bir şekilde çalışmasını sağlar. Soğutma sistemi arızalanır ve lazer jeneratörünün sıcaklığı çok yükselirse, çıkış gücünde azalmaya, ışın kalitesinde bozulmaya ve hatta ekipmanın hasar görmesine neden olur.

2. Optik Yol İletim Sistemi

• Aynalar: Yansıma yoluyla lazer ışınının iletim yönünü değiştirirler. Aynaların yüzey düzlüğü ve yansıtma özelliği, lazer iletim kaybı ve doğruluğu üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Yüksek hassasiyetli aynalar, lazer yansıma kaybını en aza indirebilir ve lazer ışınının önceden belirlenmiş yol boyunca doğru bir şekilde iletilmesini sağlar.
• Odaklama Lensleri: Paralel lazer ışınını malzemenin yüzeyine odaklayarak verimli kesim için enerji yoğunluğunu artıran çok küçük bir nokta oluştururlar. Farklı odak uzaklıklarına sahip odaklama lensleri, farklı kalınlıklardaki malzemelerin kesimi için uygundur ve gerçek kesim gereksinimlerine göre seçilmelidir. Örneğin, ince plaka malzemeleri kesilirken, daha küçük bir nokta ve daha yüksek enerji yoğunluğu elde etmek için genellikle kısa odak uzaklıklı odaklama lensleri kullanılır.
• Işın Şekillendiriciler: Lazer ışınının enerji dağılımını ayarlayarak daha düzgün hale getirir veya belirli kesme prosesi gereksinimlerini karşılar, kesme kalitesini iyileştirir ve kesimin yüzey pürüzlülüğünü ve ısıdan etkilenen bölgesini azaltır.

3. Mekanik Hareket Sistemi

• Çalışma Masası: Kesilecek malzemeyi taşır ve kesme işlemi sırasında malzemenin deforme olmasını önlemek için yüksek hassasiyetli düzlük ve iyi bir rijitlik gerektirir, bu da kesme doğruluğunu etkiler. Bazı üst düzey çalışma masaları, üretim verimliliğini artırmak için otomatik yükleme ve boşaltma cihazları ile de donatılmıştır.
• Kılavuz Raylar ve Vidalı Miller: Kılavuz raylar, kesme kafası için doğru doğrusal hareket rehberliği sağlar ve vidalı miller, motorun dönme hareketini kesme kafasının doğrusal hareketine dönüştürür. Doğrulukları, kesme kafasının hareket doğruluğunu belirler. Yüksek hassasiyetli kılavuz raylar ve vidalı miller, kesme kafasının konumlandırma doğruluğunu çok küçük bir aralıkta kontrol ederek kesim çizgilerinin doğruluğunu sağlar.
• Motorlar ve İletim Cihazları: Kesme kafasının hareketi için güç sağlamak için genellikle servo motorlar kullanılır. Motorun gücü, iletim cihazları (kayışlar, zincirler vb. gibi) aracılığıyla vidalı millere ve kılavuz raylara iletilir. Servo motorlar hızlı bir tepki hızına ve yüksek kontrol doğruluğuna sahiptir ve kesme programına göre kesme kafasının hareket hızını ve ivmesini doğru bir şekilde kontrol edebilir.

4. Kontrol Sistemi

• Kontrol Bilgisayarı: Kesme kontrol programını çalıştırır, işletim yazılımından gelen talimatları alır ve işler ve lazer gücü, kesme hızı ve kesme kafasının hareket yörüngesi gibi parametrelerin hassas kontrolünü sağlamak için çeşitli sistemlere kontrol sinyalleri gönderir.
• İşletim Yazılımı: Operatörler için bir insan-makine arayüzü sağlar. Grafik arayüz aracılığıyla, operatörler kesim grafiklerini kolayca içe aktarabilir, kesim parametrelerini ayarlayabilir ve kesim işlemini izleyebilir. Gelişmiş işletim yazılımı ayrıca kesme verimliliğini ve doğruluğunu artıran otomatik programlama ve kesim simülasyonu gibi işlevlere de sahiptir.
• Sensörler: Bunlar konum sensörleri, güç sensörleri, sıcaklık sensörleri vb. içerir. Konum sensörü, kesme kafasının konumunu gerçek zamanlı olarak izleyerek önceden belirlenmiş yörünge boyunca hareket etmesini sağlar; güç sensörü, lazer gücünü izler ve gerçek zamanlı ayarlama için kontrol sistemine geri bildirim sağlar; sıcaklık sensörü, aşırı ısınmayı ve hasarı önlemek için lazer jeneratörü ve motor gibi önemli bileşenlerin sıcaklığını izler.

5. Yardımcı Gaz Sistemi

• Gaz Kaynağı: Kesim malzemesine ve işlemine göre farklı gazlar seçilir. Örneğin, karbon çeliği kesimi için oksijen kullanılır. Oksidasyon yoluyla yüksek sıcaklıklı metal ile reaksiyona girebilir, ek enerji açığa çıkarır ve kesme hızını hızlandırır. Paslanmaz çelik kesimi için genellikle kesim yüzeyinin oksidasyonunu önlemek ve yüksek kaliteli bir kesim yüzeyi elde etmek için azot kullanılır.
• Gaz Boru Hatları: Gazı gaz kaynağından kesme kafasına taşırlar. Boru hatlarının, kesme etkisini etkileyecek gaz sızıntısını önlemek için iyi sızdırmazlık performansına sahip olması gerekir.
• Gaz Akış Kontrol Cihazı: Farklı kesim koşullarında kesim alanına uygun miktarda gaz sağlanmasını sağlamak için gaz akış hızını ve basıncını hassas bir şekilde kontrol eder. Doğru gaz akış hızı ve basıncı, cürufu etkili bir şekilde uzaklaştırabilir, kesim alanını soğutabilir, kesim yüzeyinin kalitesini artırabilir ve cüruf yapışmasını ve ısıdan etkilenen bölgeyi azaltabilir.

  
  

  
  

• Sonuç

  
  
  Bir lazer kesim makinesi, lazer üretim sistemi, optik yol iletim sistemi, mekanik hareket sistemi, kontrol sistemi ve yardımcı gaz sistemi dahil olmak üzere çoklu temel sistemlerden oluşur. Bu sistemler birbirleriyle işbirliği yapar ve vazgeçilmezdir, lazer kesim makinesinin yüksek hassasiyetli ve yüksek verimli kesim elde etmesini ortaklaşa sağlar. Teknolojinin sürekli ilerlemesiyle birlikte, her sistemin performansı da sürekli olarak iyileşmekte, lazer kesim makinelerinin daha akıllı, verimli ve hassas bir yöne doğru gelişimini teşvik etmekte ve modern imalat için güçlü teknik destek sağlamaktadır.